منصة جديدة للحوسبة المستوحاة من الدماغ

الحواسيب قطعت شوطًا كبيرًا فيما يتعلق بقدراتها وإمكاناتها، متفوقة على العقول البشرية في قدرتها على تخزين البيانات ومعالجتها، وإصدار التنبؤات والتواصل. ولكن هناك مجال واحد لا تزال فيه العقول البشرية متفوقة: الكفاءة في استهلاك الطاقة.

وفقًا لـ البروفيسور كاوستاف بانرجي من جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا، وهو خبير عالمي في مجال النانو إلكترونيات، فإن “أكثر الحواسيب كفاءة لا تزال تستهلك طاقة أعلى بحوالي 10,000 مرة مقارنة بالدماغ البشري في مهام محددة مثل معالجة الصور والتعرف عليها، على الرغم من تفوقها على الدماغ في المهام الحسابية”.

ويؤكد بانرجي على أهمية زيادة كفاءة استهلاك الطاقة في الحواسيب، لافتًا إلى أن استهلاك الطاقة العالمي للإلكترونيات المدمجة في الرقائق يحتل المرتبة الرابعة في قائمة استهلاك الطاقة على مستوى الدول، ويزداد بشكل متزايد كل عام بفضل تطبيقات الذكاء الاصطناعي. وفي سياق التغير المناخي العالمي، تبرز الحاجة الملحة لتطوير تقنيات حوسبة أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.

وقد ظهرت الحوسبة العصبية (NM) كطريقة واعدة لسد الفجوة في كفاءة استهلاك الطاقة. من خلال محاكاة بنية وعمليات الدماغ البشري، حيث تحدث المعالجة بشكل متوازٍ عبر مصفوفة من الخلايا العصبية منخفضة استهلاك الطاقة، قد يكون من الممكن الاقتراب من كفاءة الدماغ في استهلاك الطاقة. وفي ورقة بحثية نُشرت في مجلة Nature Communications، اقترح بانرجي وزملاؤه منصة فائقة الكفاءة في استهلاك الطاقة باستخدام ترانزستورات نفق (TFET) مبنية على مواد ثنائية الأبعاد (TMD)، والتي من شأنها أن تقلل متطلبات الطاقة إلى حوالي 100 مرة مقارنة بالدماغ البشري.

وتتميز ترانزستورات النفق ثنائية الأبعاد هذه بتيارات تسرب منخفضة وانخفاض في الانحراف تحت العتبة، مما يؤدي إلى انخفاض جهد التشغيل وتحويل أسرع وأكثر كفاءة، وهي بذلك أساس منصة الحوسبة العصبية المقترحة والتي يمكن أن تحاكي عمليات الدماغ البشري الفائقة الكفاءة في استهلاك الطاقة.

هذا المحتوى تم باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي